Antrieb der Zukunft - Altran

22 UNTERNEHMEN & MÄRKTE
DONNERSTAG, 4. JULI 2013, NR. 126
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Autoindustrie Hersteller verstärken die Entwicklung der Brennstoffzellen-Technik
Antrieb der
Zukunft
Brennstoffzellen gelten als ideal
für den Einsatz in Autos. Doch noch
hapert es am Netz – und am Preis.
Carsten Herz, Markus Fasse
Frankfurt, München
Dieter Zetsche ist um
große Worte nicht verlegen.
„Wasserstoff ist
heute das bessere Öl“,
pflegt der Daimler-
Chef zu sagen. „Die Brennstoffzelle
bietet alles, was Sie von herkömmlichen
Autos gewohnt sind –
außer den Emissionen.“
Seit mehr als 15 Jahren arbeiten
die Stuttgarter an Autos mit
Brennstoffzellen, die reinen Wasserstoff
benötigen – zu kaufen
gibt es ein Wasserstoffauto aber
bis heute nicht. Doch der einst
belächelte Eifer der Stuttgarter
ist mittlerweile vorbei: Daimler
ist nicht mehr allein auf dem Weg
ins Wasserstoffzeitalter. Reihenweise
tun sich Autohersteller zusammen,
um die verheißungsvolle
Antriebstechnik voranzutreiben.
Am Dienstag verkündeten Honda
und die Opel-Mutter GM ihr Bestreben,
die Technik bis 2020 auf
den Markt zu bringen. „Unter allen
alternativen Antrieben hat die
Brennstoffzelle einen definitiven
Vorteil, weil sie eine ähnliche
Reichweite und ein ähnliches
Tankverhalten wie herkömmliche
Autos hat“, erklärte Honda-Chef
Takanobu Ito. Ford hat sich Anfang
des Jahres mit Daimler und
Nissan verbündet, BMW schloss
kurz darauf ein umfangreiches Abkommen
zur Serienentwicklung
der Brennstoffzelle.
Wenig Lärm, keine direkten Emissionen
und Reichweiten bis zu
500 Kilometern machen Brennstoffzellen
auch für den Antrieb
von Elektromotoren in Autos interessant.
„Technologisch ist der
Einsatz im Auto sinnvoll, aber die
Kosten sind noch deutlich zu
hoch“, sagt Altran-Berater Dieter
Klemm. Doch gerade für Deutschland
ergibt sich mit der Energiewende
Potenzial: „Wasserstoff aus
Windkraft könnte für den Einsatz
von Brennstoffzellenautos in Zukunft
eine wichtige Rolle spielen“,
so Klemm.
In der Praxis kämpft die Brennstoffzelle
jedoch noch mit Widrigkeiten.
Bereits Ende der 90er-Jahre
hatte Mercedes vollmundig ein
Brennstoffzellen-Fahrzeug innerhalb
der nächsten Jahre in Serienproduktion
versprochen. So weit
gekommen ist es nie.
Branchenkenner schätzen die
Kosten für ein Brennstoffzellenauto
derzeit auf etwa 100 000 Euro.
Damit der Durchbruch gelingt,
darf ein wasserstoffbetriebenes
Fahrzeug jedoch nicht viel mehr
kosten als ein vergleichbares
Exemplar mit Verbrennungsmotor.
Und dessen Entwicklung ist
nicht stehen geblieben: Getrieben
von steigenden Spritpreisen und
verschärften Emissionsanforderungen,
hat beispielsweise BMW
die Effizienz seiner Verbrennungsmotoren
seit Mitte der 90er-Jahre
um gut dreißig Prozent gesteigert.
Ein weiteres Hindernis ist das
fehlende Tankstellennetz. Trotz
Mercedes B-Klasse
mit Brennstoffzelle:
Die Markteinführung
ist für das Jahr 2017
geplant.
vollmundiger Ankündigungen ist
es bis heute selbst in Pionierregionen
wie Kalifornien oder Skandinavien
nicht gelungen, eine flächendeckende
Versorgung mit
Wasserstoff einzurichten. Auch
die 2005 vom Gaskonzern Linde
propagierte „Wasserstoffautobahn“
in Deutschland ist bis heute
nicht realisiert. Derzeit zählt der
TÜV Süd hierzulande 33 Wasserstofftankstellen
– gegenüber mehreren
Zehntausend Benzinzapfsäulen.
Auch global wartet die
Technik auf ihren Durchbruch: Es
gibt weltweit nur 208 Wasserstofftankstellen.
So ist die Brennstoffzelle eine
große Wette auf die Zukunft - die
allerdings fast jeder Hersteller inzwischen
eingegangen ist. Zu groß
ist die Angst, im möglicherweise
entscheidenden Rennen um neue
Antriebe abgehängt zu werden.
GM-Vorstand Stephen Girsky will
bis 2020 die ersten Fahrzeuge in
Serie bringen. Daimler, Nissan und
Ford streben 2017 an. Der koreanische
Hersteller Hyundai liefert bereits
ein Brennstoffzellenauto in
Kleinserie aus – bis 2015 sind tausend
Exemplare geplant.
Der erste Autokonzern, der die
Brennstoffzelle in einer Großserie
fertigen wird, dürfte Toyota sein.
Die Idee, aus der Reaktion von
Wasserstoff und Sauerstoff Energie
zu gewinnen, gibt es seit dem
19. Jahrhundert. Doch erst seit wenigen
Jahren setzten sich industrielle
Anwendungen in großem
Stil durch: So nutzt das Militär
Brennstoffzellen für den Antrieb
von U-Booten. MAN und Daimler
testen seit Jahren den Einsatz von
Wasserstoffbussen, die allerdings
deutlich teurer als Dieselfahrzeuge
sind.
Auch in der Luftfahrt gewinnt
die „kalte Verbrennung“ an Bedeutung.
„Hilfsturbinen könnten
bei Flugzeugen durch Brennstoffzellen
ersetzt werden“, sagt Sebastian
Fischer vom Ingenieurdienstleister
Altran. Ohne den Einsatz
von Turbinen am Boden komme
man dem Ziel des „Flüsterflughafens“
näher.
Hybridautos liegen vorn
Marktanteile alternativer Antriebe
in Prozent
für 2015 für 2020
Erwartungen von Experten der Automobil-
und Energiewirtschaft
Hybrid
Gas
Strom*
0,5 %
1,3 %
Brennstoffzelle
1,3 %
3,4 %
3,3 %
3,9 %
4,9 %
8,0 %
*inkl. Hybridautos, deren Batterie zusätzlich über
das Stromnetz ladbar ist
Handelsblatt
Quelle: Horváth & Partners
Daimler
Wirkweise der
Brennstoffzelle:
Durch die chemische
Reaktion von
Wasserstoff und
Sauerstoff entstehen
Strom, Wärme
und Wasser.
Hunderte solcher
Zellen schaffen eine
Spannung von
über 200 Volt, mit
der ein Fahrzeug
angetrieben werden
kann.
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Daimler
Katsuhiko Hirose, Bereichsleiter
Brennstoffzellenentwicklung im
Toyota-Konzern, kündigte den Verkaufsstart
für 2015 an: „Es wird eine
viertürige Limousine sein.“ Die
Japaner, die bereits die Hybridtechnik
weltweit populär gemacht
haben, meinen es ernst. Bis zu
4 000 Ingenieure sollen mit der
Entwicklung von Brennstoffzellen
beschäftigt sein.
BMW-Chef Norbert Reithofer
reiste im Januar eigens nach Japan,
um sich von der technologischen
Kompetenz seiner japanischen
Partner zu überzeugen.
Der bayerische Premiumhersteller
hat 2009 die Entwicklung
von Wasserstoffverbrennungsmotoren
eingestellt. Über die
Partnerschaft mit Toyota hofft
BMW, die wieder einsetzende
Entwicklung bei den Brennstoffzellen
nicht zu verpassen.
Der plötzliche Eifer der Hersteller
in Sachen Brennstoffzelle
hat jedoch noch einen anderen
Grund. Lange galt das Elektroauto
als Königsweg zum
emissionsfreien Auto, ohne das
die Hersteller schon bald nicht
mehr auskommen werden, wollen
sie ihre Klimaverpflichtungen
einhalten.
100000
Euro kostet ein Auto
mit Brennstoffzellenantrieb
heute
mindestens.
Quelle: Branchenkreise
Doch anders als gedacht, läuft
die Markteinführung der Stromer
schleppend. Lange Ladezeiten
und die geringe Reichweite
der Batterien machen die
Elektroautos bislang zu Ladenhütern.
In Deutschland wurden
im Jahr 2012 weniger als 5 000
Stück verkauft. Brennstoffzellenautos
könnten langfristig in
diese Bresche springen.
Für Daimler und BMW mit
ihren schweren Limousinen
und Geländewagen sind solche
Konzepte lebensnotwendig.
Ohne emissionsfreie Autos seien
die für die EU, China und die
USA geplanten Emissionsziele
im Jahr 2020 nicht erreichbar,
betonte BMW-Chef Reithofer.
So gibt es für die Autobauer keine
Alternative zur milliardenschweren
Entwicklungsarbeit.
„Zwar garantiert nicht jede Innovation
auch sofortigen Erfolg“,
resümiert Daimler-Chef
Zetsche. „Aber fehlende Innovation
garantiert mit Sicherheit
das Scheitern.“
BRENNSTOFFZELLE
Tückischer Stoff
Fahrzeuge brauchen gut isolierte, schwere Tanks.
Für Ingenieure ist der Fall klar:
Ein Brennstoffzellenauto ist eigentlich
ein Elektroauto. Nur
dass die Energie nicht aus Batterien
stammt, sondern aus der Reaktion
von Wasserstoff und Sauerstoff.
Am Ende fahren beide Konzepte
mit Strom, der über Elektromotoren
in Bewegung umgesetzt wird.
Auch deshalb erfreut sich die
Brennstoffzelle seit einiger Zeit wieder
großer Beliebtheit. Denn der
Entwicklungspfad der Brennstoffzelle
ist eng mit dem Elektroauto
ELEKTROANTRIEB
Praktische Nachteile
Berlin, Ende Mai. Politik, Industrie
und Lobbyverbände sind
wieder einmal zusammengekommen,
um über ein Auto zu reden,
das bis heute auf den deutschen
Straßen Exotenstatus genießt:
das Elektroauto.
Doch das soll sich in den nächsten
Jahren drastisch ändern. Eine
Million elektrisch betriebener Fahrzeuge
sollen bis 2020 auf deutschen
Straßen unterwegs sein – so
zumindest der Plan der Bundesregierung.
Zurzeit sind es gerade mal
verbunden. Setzt man anstelle von
Lithium-Ionen-Batterien eine
Brennstoffzelle, ist das Problem der
mangelnden Reichweite von Elektroautos
gelöst. Brennstoffzellen
lassen sich zudem viel schneller mit
Wasserstoff betanken als eine Litium-Ionen-Batterie
Strom aufnehmen
kann. Doch der Stoff ist auch
tückisch. Bislang ist die Gewinnung
von Wasserstoff sehr energieaufwendig.
Das extrem flüchtige Gas
braucht zudem gut isolierte und damit
schwere Tanks. fas
Rein batteriebetriebene Autos tun sich schwerer als erwartet.
HYBRID
Verspätete Deutsche
Vorteile
- Hohe Reichweite
- Keine direkten Emissionen
Nachteile
- Hohe Kosten
- Speicherung und Verteilung
von Wasserstoff ungelöst
Vorteile
- Hoher Wirkungsgrad
- Keine direkten Emissionen
Nachteile
- Geringe Reichweite
- Ladeinfrastruktur fehlt
- noch weitgehend
ein paar Tausend Autos, die allein
batteriebetrieben fahren – weshalb
mancher die Stromer bereits als gigantischen
Flop abtut. Die Enttäuschung
über den Antrieb der Zukunft
verstellt jedoch ebenso wie
die Euphorie vor zwei Jahren einen
nüchternen Blick auf die Entwicklung:
Frühestens mit der nächsten
Akku-Generation nach 2020 werden
rein batteriebetriebene Autos
einen Massenmarkt erreichen – zu
groß sind die aktuellen praktischen
Nachteile der Stromer. hz
Rückstand beim kombiniertenVerbrennungs- und Elektromotor.
Vorteile
- Hohe Reichweite
- Reduzierter Benzin-
- verbrauch
Nachteile
- Komplizierte Technik
- Hohes Gewicht
Statt reiner Batteriefahrzeuge
rückt als Brückentechnologie
immer stärker ein anderer Antrieb
in den Fokus der Automanager:
der Hybridantrieb. Europas
größter Autokonzern Volkswagen
setzt für die kommenden Jahre vor
allem auf diejenige Antriebsform,
die ausgerechnet Erzrivale Toyota
weit vorangetrieben hat: den Plugin-Hybrid,
der einenVerbrennungsmit
einem Elektromotorverbindet.
Genau genommen bedeutet Plugin-Hybrid
nicht anderes, als dass ein
normales Hybridauto mit einer
Strom-Ladebuchse versehen wird.
Der Akku kann so am Stromnetz
aufgeladen werden – und wenn er
leer ist, fährt das Auto mit demVerbrennungsmotorweiter.
DochwährendToyota
bereits die dritte Generation
des Hybridvorreiters Prius
anbietet und bis zum Jahr 2015
gleich 21 Hybridmodelle auf den
Markt bringt, ziehen die Deutschen
mit Verspätung nach. hz
NEUE ALLIANZEN ZUR BRENNSTOFFZELLE
2.7.2013 GM und Honda vereinbaren
die Entwicklung der
nächsten Generation von
Brennstoffzellen und Wasserstoff-Speichertechnologien
bis
zum Jahr 2020.
28.1.2013 Daimler, Ford und
Nissan verbünden sich zur Entwicklung
eines Brennstoffzellensystems.
Ziel ist, so die Entwicklungskosten
deutlich zu
senken.
24.1.2013 BMW und Toyota
vertiefen ihre Partnerschaft
bei der Entwicklung neuer
Fahrzeugkonzepte und kündigen
an, bis 2020 auch gemeinsam
ein Brennstoffzellen-Fahrzeugsystem
zu
entwickeln.
26.10.2012 Toyota und andere
Hersteller unterzeichnen eine
Absichtserklärung zur Markteinführung
von Brennstoffzellen-Fahrzeugen
bis 2017 in
Skandinavien.
20.6.2012 Das Verkehrsministerium
und mehrere Firmen,
darunter Daimler, Linde und
Total, beschließen den Aufbau
eines Wasserstoff-Tankstellennetzes
in Deutschland.
GASMOTOREN
Idealer Zwischenspeicher
Audi experimentiert mit synthetischem Gas.
Im niedersächsischen Werlte betreibt
Audi seit neuestem eine
Gasproduktion. In der Anlage
wird aus Windkraft synthetisches
Methan hergestellt. Dieses sogenannte
E-Gas kann dann in einem
leicht modifiziertenVerbrennungsmotor
verbrannt werden. „Das ist
ein nachhaltiger Ansatz“, sagt Audi-
Chef Stadler, der mit dem A3
„G-tron“ das erste serienmäßige
Erdgasauto auf den Markt bringt.
Zwar reichen die 1 000 Tonnen
Methan, die Audi pro Jahr in der
Vorteile
- Hohe Reichweite
- Autos und Infrastruktur
- lassen sich einfach
- umstellen
Nachteile
- Fossiler Energieträger
- (Erdgas)
- Hohe Umwandlungs-
- verluste (synthet. Gas)
Anlage produziert, nur für rund
1 500 Fahrzeuge. Doch imVolkswagenkonzern
ist man von Erdgas und
dem synthetisch erzeugten E-Gas
überzeugt. Denn Letzteres lässt
sich ohne Probleme in das vorhandene
deutsche Gasnetz einfüllen
und ist damit flächendeckend verfügbar.
Zudem könne das Erdgasnetz
große Mengen an Energie aufnehmen
und wäre damit der ideale
Zwischenspeicher für die Energiewende,
werbenVW und seine Tochter
Audi. fas
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